2019_2020学年高中生物限时训练13多聚酶链式反应扩增DNA片段含解析新人教版选修1.doc

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1、多聚酶链式反应扩增DNA片段1.关于DNA聚合酶催化合成DNA子链的说法,正确的是()A.以DNA为模板,使DNA子链从5端延伸到3端的一种酶B.Taq DNA聚合酶必须在每次高温变性处理后再添加C.DNA聚合酶能特异性地复制整个DNA的全部序列D.Taq DNA聚合酶是从深海生态系统中发现的答案A解析DNA聚合酶不能从头开始催化合成DNA,而只能从引物的3端延伸子链,即DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸；Taq DNA聚合酶能耐高温,所以在反应体系中可反复利用,无须另外再添加；PCR扩增的是引物之间的固定长度的DNA序列；Taq DNA聚合酶是1966年从美国黄石公园的一个热泉中发现

2、的。2.符合PCR反应条件的一项是()稳定的缓冲溶液环境DNA模板合成的引物 四种脱氧核苷酸DNA聚合酶 解旋酶温控设备A. B.C. D.答案D解析在PCR反应中,解旋是通过DNA热变性实现的,解旋酶不是PCR反应条件之一,其他各项都是PCR反应必需的条件。3.如图所示为DNA变性和复性示意图,相关说法正确的是()A.向左的过程为加热(80100 )变性的过程B.向右的过程是DNA双链迅速制冷复性C.变性与在生物体内解旋过程的实质相同D.图中左侧DNA片段共有4个游离的磷酸基团、4个3端答案C解析DNA体外的变性和体内的解旋,其实质是相同的,都是使氢键断裂,DNA双螺旋打开,只是体内解旋需要

3、解旋酶,体外变性需高温条件。4.DNA扩增过程中DNA片段经若干次扩增,其数目理论值变化应与下图中曲线相符的是()答案C解析DNA在扩增过程中呈指数式增长,即一个DNA分子连续扩增n次,理论上所产生的DNA分子数为2n个。5.以下为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。据图分析,下列说法正确的是()A.催化过程的酶都是DNA聚合酶,都能耐高温B.催化过程的酶是RNA聚合酶C.过程发生的变化是引物与单链DNA结合D.如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%,则一个双链DNA中,A与U之和也占该DNA碱基含量的40%答案C解析图中过程为DNA复制,这两个过程都需要DNA聚合酶的催化,其中

4、催化过程的DNA聚合酶能耐高温,但催化过程的酶不耐高温,A项错误；为逆转录过程,该过程需要逆转录酶的催化,B项错误；为复性过程,发生的变化是引物与互补DNA链结合,C项正确；根据碱基互补配对原则,如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%,则一个双链DNA中,A与T之和也占该DNA碱基含量的40%,DNA分子中不含碱基U,D项错误。6.多聚酶链式反应(PCR)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,其简要过程如图所示。下列关于PCR技术的叙述错误的是()A.PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B.PCR反应中上一轮循环合成的DNA可以作为下一轮反应的模板C.PCR反应体

5、系中需添加从受体细胞中提取的解旋酶和DNA聚合酶D.应用PCR技术与DNA分子杂交技术可以检测基因突变答案C解析PCR技术是一项在生物体外迅速扩增特定DNA片段的技术；PCR技术需要模板DNA,且反应中上一轮合成的DNA可以作为下一轮反应的模板；PCR过程中利用高温使DNA解旋,不需要解旋酶解旋,但需耐高温的DNA聚合酶催化合成子代DNA；应用PCR技术与DNA分子杂交技术可以检测基因突变。7.下列有关DNA含量测定的叙述,错误的是()A.可利用DNA在260 nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰这一特点来进行DNA含量的测定B.测定时通常需要对样品进行稀释C.直接将样品放在波长260 nm处,测

6、定其光吸收值D.可利用“DNA含量50光吸收值稀释倍数”来计算样品中的DNA含量答案C解析对样品进行测定前要以蒸馏水作为空白对照,在波长260 nm处,将紫外分光光度计的读数调节至零,而不能直接测定样品的光吸收值。8.PCR技术是把DNA片段在体外酶的作用下,合成许许多多相同片段的一种方法,利用它能快速而特异地扩增任何要求的目的基因或DNA分子片段,它的基本过程如下图所示：注：图中短线表示每次扩增过程中需要的引物。每个引物约含20个脱氧核苷酸,并分别与两条单链DNA结合,其作用是引导合成DNA子链。(1)PCR与体内DNA复制的不同之处主要表现在温度上,在PCR中先用95 高温处理的目的是_；

7、而这一过程在细胞内是通过_实现的。(2)DNA子链复制的方向是_,这是由于_。(3)在PCR技术中所需要的引物实质上是一种_。若将1个DNA分子拷贝10次,则需要在缓冲液中至少加入_个引物。(4)假定DNA片段含200对脱氧核苷酸,经3次扩增,从理论上计算需要_个游离的脱氧核苷酸。答案(1)使DNA变性(或使DNA的两条链解开)解旋酶(2)从5端到3端DNA聚合酶只能从引物的3端连接单个脱氧核苷酸分子(3)单链DNA或RNA分子2112(4)2 800解析在PCR中先用95 高温处理DNA的目的是使DNA分子中的氢键断裂,两条链解开,使DNA分子解旋,形成单链。引物是一种单链DNA或RNA分子

8、,它能与解开的DNA母链的3端结合,为DNA聚合酶提供结合位点,使DNA聚合酶从引物的3端开始连接脱氧核苷酸,从而决定了DNA子链复制的方向是从子链的5端向3端延伸。在DNA分子扩增时,需要2种引物,由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点,故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目,若将1个DNA分子复制10次,则需要的引物为221022112个。DNA扩增3次一共形成238个子代DNA片段,需游离的脱氧核苷酸数为(81)20022 800个。9.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述30多次循环：95 下使模板DNA变性、解聚55 下复性(引物与

9、DNA模板链结合)72 下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述中,不正确的是()A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现B.复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠碱基互补配对原则完成C.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸D.PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高答案C解析体外解旋通过加热破坏氢键,而体内解旋过程依赖于解旋酶；体内外的DNA复制均遵循相同的碱基互补配对原则；PCR的前提是已知待扩增DNA的一小段序列,以便合成引物,PCR只能扩增一对引物之间的DNA序列。PCR反应的产物是DNA,因此该过程需要的原料

10、是四种脱氧核苷酸,不是核糖核苷酸。10.在PCR扩增DNA的实验中,根据设计,一分子DNA经30次循环后,应得到约230个DNA分子,但结果只有约210个DNA分子。出现该现象的原因可能是()循环次数不够Taq DNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制引物不能与亲链结合系统设计欠妥A. B.C. D.答案B解析循环次数过少,产物的量比预期的少；Taq DNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制会导致扩增效率低,得到的产物比预期的少；如果引物设计不合理,则无法进行扩增；PCR系统设置欠妥,将达不到预期的效果。11.复性温度是影响PCR特异性的较重要的因素。变性后温度快速冷却至4060 ,可使引物与模板发生

11、结合。PCR的结果可不考虑原来解旋开的两个DNA模板链的重新结合,原因不包括()A.模板DNA比引物复杂得多B.引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞C.加入引物的量足够多而模板链数量少D.模板链加热解旋已经变性不可能再次结合答案D解析DNA双链变性解旋后是可以再次结合的,只不过是在PCR中,引物量较多,与DNA模板链结合机会大,而原来两条母链再次结合的机会小。12.如图中PCR第二轮产物a、b、c、d分别是以PCR第一轮产物的哪一条单链DNA为模板复制产生的()A. B.C. D.答案D解析以链为模板复制而来的DNA应只含有引物(a),以链为模板复制而来的DNA应只含有引物

12、(d),b、c是以为模板复制而来的。13.如图为细胞内DNA复制过程示意图,该过程在体外也可进行,以获得大量相同的DNA片段,该项技术被称为PCR技术,又称为多聚酶链式反应,请分析回答下列问题：(1)PCR过程与细胞内DNA复制相比,主要不同点是_。(2)PCR技术过程的三个步骤是：_、_、_。(3)假设PCR过程中,只用一个DNA片段作为模板,30次循环后,理论上反应物中有_个这样的DNA片段。(4)PCR技术能在几小时内将微量的DNA片段特异性地扩增上百万倍,从而解决了样品中DNA含量低,难以分离的难题,试举两例,说明PCR技术的应用：_。答案(1)PCR过程是高温变性解旋,不需要解旋酶(

13、2)变性复性延伸(3)230(4)刑侦破案、亲子鉴定、疑难疾病的诊断、基因序列分析(答出两点即可)解析(1)PCR过程与细胞内DNA复制相比,主要不同点是：PCR过程是高温变性解旋,不需要解旋酶。(2)PCR的每次循环可以分为变性、复性和延伸三个步骤。(3)由于一个DNA片段作为模板,一次循环能产生2个DNA片段,所以30次循环后,反应物中大约有230个这样的DNA片段。(4)PCR技术有广泛的应用,可以用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、亲子鉴定、基因序列分析等方面。14.在遗传病及刑事案件侦破中常需要对样品DNA进行分析,PCR技术能快速扩增DNA片段,在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝,有

14、效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。据图回答相关问题：(1)在相应的横线上写出引物结构,并在复性这一步骤中将引物置于合适的位置。(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。(3)若将作为原料的4种脱氧核苷酸用32P标记,请分析循环一次后生成的DNA分子的特点：_,循环n次后生成的DNA分子中不含放射性的单链占总单链的比例为_。(4)PCR反应过程的前提条件是_,PCR技术利用DNA的_原理解决了这个问题。(5)在对样品DNA进行分析的过程中发现,DNA掺杂着一些组蛋白,要去除这些组蛋白可加入的物质是_。答案(1)5GAOH(2)3CCAG55GGTC35G

15、GTC33CCAG5(3)每个DNA分子各有一条链含32P1/2n(4)DNA解旋热变性(5)蛋白酶解析(1)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3端延伸DNA链,所以子链延伸方向为53,引物与b链部分碱基互补,引物则与a链部分碱基互补,且连接到a链的3端,故引物的结构为5GAOH,复性结果见答案。(2)经过一次循环后,产生的两个DNA分子分别含有引物和引物。(3)由于作为原料的4种脱氧核苷酸被32P标记,所以新合成的子链均含有放射性,一次循环后的两个DNA中各有一条链含32P,若复制n次,共产生2n个DNA分子,其中只有DNA母链不含32P,则循环n次后生成的DNA分子中不含放射性的单

16、链占总单链的比例为2/(2n2)1/2n。(4)DNA复制是以两条母链为模板,按照碱基互补配对原则进行的。因此,PCR反应过程的前提条件是DNA解旋,使两条母链的碱基暴露出来,才能按照碱基互补配对原则把相应的碱基一个个地连接起来形成子链。DNA分子在80100 的温度范围内变性,双链解聚成单链,当温度慢慢降低时,又能重新结合形成双链。(5)DNA中杂质蛋白的去除可利用酶的专一性,即加入蛋白酶除去。15.利用PCR技术扩增目的基因,其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物a、b为单链DNA样品片段,它是子链合成延伸的基础。请回答有关问题：(1)PCR扩增开始前,需要向离心管中加入的物质

17、除了DNA样品、Taq DNA聚合酶,以及缓冲液之外,还需要加入_和_。(2)A、B、C中属于复性的步骤是_,A过程的目的是_。(3)C步骤温度为72 时发挥作用的酶是_。(4)从理论上分析,PCR技术利用DNA分子的_复制的方式扩增,一个样品DNA分子经n次循环共需消耗引物a的数量为_。(5)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(引物对B只标注了部分碱基序列)都不合理(如表),请分别说明理由。引物对AP1：AACTGAAATCTAGCTATCP2：GTCCGACTAGTGGCTGTG引物对BS1：3AACTGCAGTT5S2：3CAGTTGATTA5引物对A中P1和P2的_

18、(碱基对)含量差异较大,导致复性温度不一致。引物对B S1局部碱基配对导致自身_而失效；S1和S2之间出现_而失效。答案(1)四种脱氧核苷酸引物(2)B使DNA分子解旋(3)DNA聚合酶(或Taq DNA聚合酶)(4)半保留2n1(5)G、C折叠局部碱基配对解析(1)PCR扩增开始前,需要向离心管中加入的物质除了DNA样品,Taq DNA聚合酶以及缓冲液之外,还需要加入四种脱氧核苷酸和引物。(2)A过程为高温变性(使DNA分子解旋),B过程为低温复性,C过程为中温延伸。(3)由于变性的温度是95 ,延伸温度为72 ,故PCR过程中所需要的酶是热稳定的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)。(4)从理论上分析,PCR技术利用DNA分子半保留复制的方式复制,从理论上推测,一个样品DNA分子经n次循环合成的DNA分子为2n个,而不含引物a的只有1个DNA分子,故共需消耗引物a的数量为2n1。(5)据表格中引物的序列可知,引物对A中P1和P2的G、C含量差异较大,导致复性温度不一致。引物对B中S1部分序列互补,会自身折叠出现局部碱基配对而失效；S1和S2部分碱基序列互补,它们之间会出现局部碱基配对而失效。8